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混凝土高效减水剂项目书 编制：审核：
批准： 宁夏锦程鸿达贸易发展有限公司 1 前 1.1 水泥和混凝土简介 言 胶凝材料是指在建筑工程中能将散粒材料（如砂、石）或块状材料（如 砖、瓷砖等）胶结成一个整体的材料。加入适量水后可形成塑性浆体，既能 在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固的胶结在一起的细 粉状水硬性胶凝材料，统称为水泥。水泥呈粉末状，与水混合后，经过物理 化学过程能由可塑性浆体变成坚硬的石状体， 并能将散粒材料胶结成为整体， 是一种良好的矿物胶凝材料。水泥不仅能在空气中硬化，还能更好地在水中 硬化，保持并发展强度，所以水泥属于水硬性胶凝材料，它可以用于地上、 地下、水中的工程。为了适应不同建筑工程的需要，水泥品种不断增加，已 达 200 多种。水泥按照水泥的主要水硬性物质可分为：硅酸盐类水泥（主要 水硬性物质是硅酸钙） 、铝酸盐类水泥（主要水硬性物质是铝酸钙） 、硫铝酸 盐水泥（主要水硬性物质是硫铝酸钙）等。因为它们的水硬性物质不同，它 们的性质也各异，如铝酸盐类水泥凝结速度快。早期强度高，耐热性能好而 且耐硫酸盐腐蚀；硫铝酸盐水泥硬化后体积会膨胀等。
混凝土是由胶凝材料、水和粗、细集料按适当比例配合搅拌成拌合物，经一 定时间硬化而成的人造石材，可缩写为砼。混凝土在未凝结硬化以前称为混 凝土混合料（亦称拌合物、拌合料、新拌混凝土或新鲜混凝土） 。通常用水泥、 水、砂、石子以及外加剂等按设计比例配制，经搅拌、成型和硬化而制成的 水泥混凝土，称为普通混凝土，简称混凝土。混凝土材料是当今世界上使用 量最大、最为广泛的建筑材料，发明至今的 200 余年来已普遍用于高层、超 高层建筑，大跨度桥梁，水工大坝，海洋资源开发等所有土木建筑工程中。 2 随着建筑技术的进步，对混凝土的要求也越来越高，混凝土不仅要能作到可 调凝、早强、高强、水化热低、大流动度、轻质、低脆性、高密度和高耐久 性等性能以及其他特殊性能，而且还要求制备的成本低、成型容易、养护简 单等等。为达到这些目的，作为混凝土中的第 5 组分—混凝土外加剂则起着 不可或缺的作用，并做出了出色贡献。
1.2 混凝土减水剂概述 1.2.1 减水剂在混凝土技术中的必要性 塑化剂是公认的提高混凝土强度、改善性能、节约水泥用量及节省能耗 等方面的有效措施。混凝土加工施工技术的进步等方面的成果归纳为水泥应 用科学技术发展史上的第三次重大突破，由此可见减水剂在水泥混凝土及现 代施工中的重要地位,1935 年美国人 E.W .斯克里普砌(Scripture)首先研制成 木质素磺酸盐为主要成分的减水剂，而减水剂的得以发展还是在六十年代以 后。伴随着减水剂的发展，混凝土技术也得到了极大的提高。减水剂的发展 从普通减水剂、高效减水剂到超塑化剂，混凝土的工作性能也由最初的干硬 性、塑性进入到目前的高流动性时代。减水剂的使用不仅能够影响混凝土在 新拌阶段的工作性，而且能够从微观、亚微观层次上改善硬化混凝土的结构， 从而使人们可以借助于掺加减水剂的手段对混凝土进行改性，以满足其在施 工性能、力学性能和耐久性能等方面的要求。
目前，减水剂己成为混凝土中不可缺少的组分。对混凝土减水剂的研究空前 活跃，许多新型的减水剂不断被开发出来。早在 1957 年，工业发达国家一半 以上的混凝土中就掺用了减水剂。混凝土减水剂在近 30 年得到迅速发 展， 1985 年世界混凝土减水剂的销售额达 16 亿美元，为 1975 年 4 倍，1990 年上升到 65 亿美元。欧、美、日等国几乎所有的水泥混凝土中都使用了减水 3 剂。高效减水剂又称超塑化剂，相对于一般的减水剂，它可大大降低水灰比， 增加流动度，具有高效减水，改善混凝土孔结构和密实程度，节约水泥，控 制混凝土的坍落度损失的功能，能改善混凝土的施工性能，解决混凝土的引 气、缓凝等问题，提高混凝土的强度和耐久性，是高性能混凝土中的一种必 不可少的核心材料。“21 世纪混凝土”的要求不仅仅是高强，更多的是这种结 构材料长期的耐久性，并且具备密实、稳定和优良的施工性能。减水剂已经 成为混凝土除水泥、砂、石和水之外的第 5 种必不可少的组分。从某种意义 上说，目前各国在混凝土技术上的差距最重要的就是减水剂的发展水平。
1.2.2 混凝土减水剂的分类 一般可将减水剂分为两种类型，一是普通减水剂，又称塑化剂 (plas-ticizer ) ， 要 求 减 水 率 ≥5% ； 一 是 高 效 减 水 剂 ， 又 称 超 塑 化 剂 (superpl-asticizer)， 能大幅度减少用水量和提高新拌混凝土的和易性， 要求减 水率≥10%。
高性能减水剂一般由一种或数种成分复合而成。我国的高效泵送剂大多数是 通过高效减水剂、普通减水剂、引气剂、缓凝剂、增稠剂等几种组分复合而 成的，具有较高减水率和一定的塌落度保持性能，广泛用于商品混凝土的生 产。由于复合外加剂配方波动较大，与不同水泥的相容性较差。另外，各生 产企业技术水平差异很大，不能保证外加剂产品的高质量和正确应用，工程 中常出现外加剂适应性不良、混凝土离析泌水、缓凝时间过长、塑性收缩裂 缝较多、耐久性不良等众多问题。我国尚未制定高性能减水剂标准，其技术 发展水平与国外发达水平相比，差距较大。高效减水剂根据合成材料的不同， 可分为以下主要品种。 4 (1)改性木质素磺酸盐系 代表物为木质素磺酸盐缩合物，主要由脱糖木质素磺酸盐缩合物与烷基 醚共聚改性而成，平均分子量比普通木钙的要高，有一定的缓凝性，它的吸 附分散作用主要是在粒子间产生静电斥力和空间位阻作用力。
(2)萘系 主要产物为萘磺酸盐甲醛缩合物，制造时混合烷基萘或添加改性木质素 磺酸盐等，以保持适度的引气性及降低混凝土塌落度损失的性能。
(3)密胺系 主要代表物为密胺磺酸盐甲醛缩合物，生产时加入改性木质素类或苯酚、 水杨酸，主要目的是生成有立体松散毛刺状高分子、交联高分子以抑制塌落 度损失。
(4)氨基磺酸系 主要产物为芳香族氨基磺酸盐聚合物，该产物为具有分散保持功能的分 散性组分，缓凝作用较强，它的吸附分散机理主要是 DLVO 理论和空间位阻 理论。
(5)聚羧酸系 聚羧酸系减水剂的代表产物很多，但其结构都基本上遵循一定的规则， 即在重复单元的末端或中间位臵带有某种活性基团(如聚氧烷基 EO、 -COOH、 --COO-、, 等)，由一种或几种低极性聚烯烃链或中等极性的聚酯链、聚丙烯 酸酯链或强极性的聚醚链共聚合而成。主链中的活性基团链段通过离子键、 共价键、氢键及范德华力等相互作用，紧紧地吸附在强极性的水泥粒子表面 上，并改变其表面电位；带多个活性基团的侧链嵌挂在主链上，当吸附在固 体颗粒表面时形成具有一定厚度的溶剂化层，同时传递一定的静电斥力。所 5 选的单体主要有四类: ①不饱和酸—马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸； ②聚链烯基物质—聚链烯基烃、醚、醇、磺酸； ③聚苯乙烯磺酸盐或酯； ④(甲基)丙烯酸盐或酯、苯二酚、丙烯酰胺。
1.2.3 混凝土高效减水剂的作用 不论是减水剂还是高效减水剂，它们在混凝土和水泥制品中的添加都有 效地改善了拌和物施工过程中的工作性和硬化后的力学性能[6]。
(1)通过将水泥浆中的水泥分散成细小的颗粒，使水无法被水泥包裹，水分最 大程度地用作分散水泥，降低了拌和物的粘性，从而大大提高了水泥拌和物 的工作性，因此有利于机械化施工和减轻劳动强度，并且减少了人为因素对 工程质量的影响。
(2)在保证工作性不变的前提下降低了水的用量，从而减少了不参加水泥水化 的水量。研究显示，硬化混凝土和水泥制品的性能与其微观结构有直接关系， 通常拌和用水量远远超出胶凝材料水化的需水量，在浆体硬化过程中这部分 自由水不断蒸发，最后在硬化产物中留下形状不规则的孔隙，这些孔隙对于 混凝土和水泥制品来说就是结构缺陷。因此，减水剂的添加减少了自由水的 存在数量和分散状态，也就减少了结构缺陷产生的几率，工程中使用减水剂 的产品与普通混凝土和水泥制品相比同龄期的强度都有明显提高;此外，采用 低标号水泥即可达到设计强度要求。
(3)在保证强度满足设计要求且工作性不变时， 掺加减水剂可以节约水泥用量， 一般高效减水剂可以节约水泥 20%-30%。水泥用量和混凝土强度有直接关 系，对于硬化混凝土，骨料依靠胶凝材料作为粘结剂，硬化混凝土的强度取 6 决于它结构的薄弱层，骨料本身强度往往高于混凝土强度，骨料与骨料的粘 结强度对混凝土强度起决定作用。水泥用量大，骨料间产生缺陷的可能性就 会提高，所以在满足工作性的前提下，提高混凝土强度的办法是减少水泥用 量。另外，水泥的生产耗费巨大能源，而且生产水泥的材料属于不可再生资 源，人们因此把减水剂工业称作“朝阳工业”。
(4)减水剂对水泥浆的分散作用使孔结构改变，混凝土其他性能也随之改变。
目前在商品混凝土中使用最广泛的是高效引气减水剂，它的使用减少了在相 同的工作性条件下的用水量， 在相同的用水条件下改变了自由水的存在状态， 使自由水以大量微小气泡的形式分散在混凝土拌和物中，表现为提高了拌和 物的流动性，另外，在硬化浆体中消除了自由水留下的缺陷，均匀分布的气 孔降低了构件自重，提高了混凝土的耐久性，对混凝土收缩、徐变也有一定 影响[9-10]。
(5)降低工作强度，提高了施工速度。越来越多的工程采用商品混凝土和泵送 混凝土，机械化施工能够保证施工进度和质量的稳定，并且商品混凝土的生 产减少了噪音污染和粉尘污染，改善了工人的工作环境，降低了劳动强度， 对于开发商而言则降低了建筑成本。
(6)减水剂的使用，扩大了混凝土的用途，尤其是生产高强、高性能混凝土和 高流动度自密实混凝土。 二、减水剂的发展 1，聚羧酸系减水剂 （1）掺量低、减水率大（掺量通常为胶结材用量的。减水率可达 50%，甚至更高） ； （2）不离析、不泌水，保持混凝土坍落度的性能更好，可以做到 120min 之 7 35% ～ 内基本无损失； （3）能配制出超高强和超耐久性混凝土； （4）与水泥、掺合料及其它外加剂相容性好； （5）能有效地降低混凝土早期的绝热温升，对大体积混凝土更为有利：
（6）分子结构上的自由度大，实现减水剂的高性能化的潜力更大； （7）由于合成不采用甲醛等对环境有污染的物质，对建筑业的可持续发展有 利； （8）为推广使用大掺量粉煤灰、矿渣、钥渣等工业废料提供了技术保证。
由此可见， 聚羧酸系高性能减水剂具备满足 21 世纪混凝土超高性能化的要求。
2.1 国外聚羧酸减水剂发展现状 最早的聚羧酸系高效减水剂主要成分是烯烃与不饱和羧酸的共聚物，其后在 外部改良及共聚技术上均有很多突破性的改进，性能日趋完善。聚羧酸系高 效减水剂的研究以日本发展较快， 20 世纪 90 年代中期已正式工业化生产， 并 已成为建筑施工中被广泛应用的一种新型商品化混凝土外加剂。该类减水剂 大体分为烯烃—顺丁烯二酸酐聚合物和丙烯酸—甲基丙烯酸脂聚合物等。而 日本研制的聚羧酸系高性能减水剂，最早合成的反应性活性高分子是用作混 凝土坍落度损失控制剂，后来真正意义上做到在分散水泥的作用机理上设计 出各种最有效的分子结构，使外加剂的减水分散效果、流动性保持效果得以 大大提高，从而带动了预拌混凝土的发展与应用。1995 年后聚羧酸系减水剂 在日本的使用量已大大超过了萘系减水剂，且其品种、型号及品牌已名目繁 多。尤其是近年来大量高强度、高流动性混凝土的应用带动了聚羧酸系高性 能减水剂的广泛应用与技术发展。目前日本生产的聚羧酸系减水剂的厂家主 要有花王、竹木油脂、NMB 株式会社、藤泽药品等，每年利用此类减水剂用 8 于各类混凝土生产量约在 1000 万立方米左右，并有逐年递增的发展趋势。
由此同时，其它国家对聚羧酸系高性能减水剂的研究与应用也逐渐增多，虽 然日本是研发应用聚羧酸系减水剂最多也是最为成功的国家，但目前北美和 欧洲对高效减水剂（超塑化剂）的研究方向也在发生变化与转移，其研究中 心内容已逐 链转移到对聚羧酸系减水剂（超塑化剂）的研究上来。从最近文献调研与资 料报道中获知：现已由第一代聚羧酸系减水剂（甲基丙烯酸 —烯酸甲酯共聚 物） ，第二代聚羧酸系减水剂（丙烯基醚共聚物）发展到第三代聚羧酸系减水 剂（酰胺—酰亚胺型） ，并正在研发第四代聚酰胺一聚乙烯乙二醇支链的新型 高效减水剂。近年来，北美与欧洲主要偏重于开发聚羧酸类减水剂，研究新 拌混凝土工作性能和硬化混凝土的力学性能及工程使用技术等[21]。
欧美的美 国 MASTE 公司、GRACE 公司、意大利 MADI 公司、瑞士 SIKA 公司等都 是比较著名的外加剂生产厂家。目前欧美主要是商业推广及开发。
2.2 国内聚羧酸减水剂研究现状 目前国内正在加紧聚羧酸高效减水剂的研究开发， 并取得了初步的研究成果。
上海建筑科学研究院 2001 年开始聚所羧酸系高效减水剂的研究，开发出名为 LEX-9 聚羧酸减水剂（液体） ，其含固量约为 20%，掺量为 0.2～0.6%时，减 水率可达到 28.1%，而且掺聚羧酸减水剂的混凝土坍落度在 1 小时内基本无 损失。即使掺量达到正常掺量的 4 倍，对混凝土的性能无重大不良影响。此 外，山东省建筑科学研究院、北京大学化学工程学院、清华大学土木系、北 京工业大学等单位也正在进行聚羧酸高效减水剂的研究工作，并报道了相关 的研究成果。
但由于成本和技术性能问题，国内研制的聚羧酸系减水剂还存在着较多的问 9 题。由于混凝土技术在国内发展不平衡，性能和成本问题影响了聚羧酸系减 水剂的发展。研究开发聚羧酸系高性能减水剂是高性能混凝土技术发展的必 然要求。聚羧酸系减水剂将是高强高流动性混凝土、大掺量粉煤灰混凝土最 重要的组成材料，所以其前景将会愈来愈广阔。
目前，聚羧酸系减水剂的研究已开始起步，我国混凝土技术的发展和减水剂 合成与应用技术的进步及政策性扶持，为制备功能高性能减水剂提供了条件， 许多研究者取得了一些较好的科研成果。如清华大学的李祟智、李永德等进 行的聚乙二醇、丙烯酸、烯丙基磺酸盐系列减水剂的研制，复旦大学的胡建 华等将聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸等合成含有羧基、羟基、磺酸基多官能 团的共聚物等等。
但是，近年来国内在推广应用聚羧酸系高性能减水剂方面取得了令人难以想 象的速度，从 2005 年开始，国内便开始了聚羧酸盐减水剂的广泛使用，特别 是 2006－2007 期间，聚羧酸盐减水剂已呈现井喷局面，全国各地都掀起了上 马聚羧酸装臵的热潮，聚不完全统计：单就高速铁路建设一项而言，每年消 耗的聚羧酸盐减水剂就将达到 20 万吨/每年。
在加上大型国家工程及商品混凝 土搅拌站的需求，预计聚羧酸减水剂将稳步向 30－50 万吨发展。
2.3 聚羧酸减水剂的制备 自从 20 世纪 90 年代，聚羧酸超塑化剂在日本首次实现工业化生产以来，聚 羧酸超塑化剂的开发、应用、研究已经经过了 10 几年的发展历程。由于与传 统萘系、三聚氰胺等高效减水剂在聚合原理和工艺上的本质区别，所以通过 不同的活性单体和聚合工艺可以制备出在结构和性能上具有很大差别的聚羧 酸超塑化剂。
聚羧酸系减水剂分子结构呈梳行，主链上带有多个活性基团，极性较强，侧 10 链带有亲水性的聚醚链段，并且链较长，数量多，疏水基的分子链段较短， 数量较少，典型聚羧酸高性能减水剂的分子结构如图 1-5 所示。
图 1-5 聚羧酸系超塑化剂分子结构图 在分子结构方面，聚羧酸超塑化剂主要具有以下几个方面的特点：
（1）聚羧酸减水剂的分子结构呈梳形，其特点是在主链上带有较多的活性基 团，并且极性较强，这些基团有磺酸基团（-SO3H） 、羧酸基团（-COOH）, 羟 基基团（-OH）等。
（2）侧链也带有亲水性的活性基团，并且链较长，其吸附形态主要为梳形柔 性吸附，可形成网状结构，具有较高的立体位阻效应，再加上羧基产生的静 电排斥作用，可形成较大的立体斥力效应。
（3）分子结构自由度相当大，外加剂合成式可控制的参数多，高性能化的潜 力大 。通过控制主链的聚合度、侧链（长度、类型） 、官能团（种类、数量及 位臵） 、分子量大小及分布等参数可对其进行分子结构设计，制造出“理想”的 外加剂，更好地解决减水、引气、缓凝、泌水等问题。
该类超塑化剂的制备多采用自由基聚合的方式制备。其主要步骤如下：
a、引发剂的分解； I→2I〓 b、链引发反应； I〓＋M→M〓 c、链增长反应； M〓1＋M→～ M〓2 d、链终止反应； ～ M〓n＋～ M〓m→Mn+m 11 ～ M〓n＋～ M〓m→Mn+Mm e、链转移反应 ～ M〓1＋L→～ M1+ L〓 其中，I 代表引发剂，M 为单体，n、m 为自然数，L 为链转移剂或其它类物 质。该类反应引发剂的分解反应速率较低，而链增长和链终止反应速率比前 者快的多，前者的活化能约为 100～ 150KJ/mol，链增长反应活化能为 8～ 20 KJ/mol，链终止反应活化能约为 8 KJ/mol。可见，引发剂的的分解速率对 反应的进程影响很大。该类超塑化剂单体常采用（甲基）丙烯酸甲氧基聚乙 （丙）二醇酯或聚乙（丙）二醇单（甲基）丙烯酸酯、不饱和羧酸（如，甲 基丙烯酸及其盐、丙烯酸及其盐、马来酸酐或马来酸等） 、不饱和磺酸盐（如， 烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠、AMPS 等） 、不饱和酯（丙烯酸甲酯、丙 烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯等）以及其它类不饱和有机物（如，苯乙烯、苯乙 烯磺酸钠等） 。制备该类超塑化剂较多采用溶剂聚合法，较少采用本体聚合。
溶剂最普遍采用水，有一部分采用甲苯、苯等有机溶剂。使用有机溶剂加大 了对环境的污染并且增加了成本，该法基本已被淘汰。
2.4 聚羧酸减水剂的作用机理 聚羧酸系高效减水剂加入到水泥中，能显著的改善拌合物的流动性。分析其 减水作用机理，主要有以下几方面作用：
1）静电斥力作用 聚羧酸缩合物为阴离子表面活性剂，它的分子主链以碳碳单键相连，分子主 链上的羟基和羧基等吸附基团，在水泥颗粒上的吸附，使分子定向排列，部 分极性基团指向液相。由于亲水极性基团的电解作用，使水泥颗粒表面带有 相同电荷，在静电斥力的作用下，使水泥一水体系处于相对稳定的悬浮状态， 12 并通过拆散水化初期形成的絮凝结构释放出的游离水，提高水泥的流动性。
2）空间位阻作用 空间位阻学说的理论核心是最低位能峰[22]。即高分子吸附于水泥颗粒表面， 其伸展进入溶液的支链产生了空间位阻使粒子不能彼此靠近，从而使水泥颗 粒分散并稳定。减水剂吸附在水泥颗粒的表面，形成一层有一定厚度的聚合 物分子吸附层。当水泥颗粒相互靠近时，吸附层相互重叠，在水泥颗粒间会 产生斥力作用，重叠越多，斥力越大，称之为空间位阻斥力。一般认为所有 离子型聚合物都会引起静电斥力和空间位阻两种作用。大小取决于用溶液中 离子的浓度、聚合物的分子结构和摩尔质量。对于聚羧酸高效减水剂由于其 侧链较长，吸附层相互重叠，导致水泥粒子之间相互排斥而分散。
3）络合作用 Ca2+能与聚羧酸减水剂中的羧基形成络合物，以钙配位化合物形式存在。
Ca2+还能以磺酸钙形式形式与外加剂结合，所以聚羧酸减水剂以 Ca2+为媒 介吸附在水泥颗粒上。溶解到搅拌水中的 Ca2+被捕捉后，由于 Ca2+浓度降 低，从而抑制了水泥的水化。
4）水化膜润滑及润湿作用 聚羧酸系高效减水剂分子主链上较强的水化基团很容易与极性水分子以氢键 的形式缔合，在水泥颗粒表面形成一层稳定的具有一定机械强度的溶剂化水 化膜，水化膜的形成使水泥颗粒湿润，并易于滑动，阻止了水泥颗粒的相互 聚结，保持水泥浆较好的流动性。减水剂被吸附于水泥颗粒和水之间的界面 上，从而使界面张力降低，在与外界成分封闭系统情况下，可使润湿面积增 大。由于润湿作用会增大水泥颗粒的水化面积，从而影响水泥的水化速度。 13 2.5 聚羧酸盐减水剂吸附分散方式研究 一般高分子根据包含单体的种类、排列方法、分子量、分子量分布等等因素， 可微妙发生不同的多样性质。尤其是对于水溶性高分子来说，单体的排列方 法对其性能有决定作用。通过用原子显微镜、电动声音放大方法(ESA 法)、 测 ZATA 电位等对萘系的一种、聚羧酸系的两种(丙烯酸与丙烯酸酯共聚物、 烯烃与马来酸酐共聚物)进行测试，测定吸附高效减水剂的水泥粒子之间的相 互作用力水泥浆微塌落度的关系和粒子间力与微塌落度的关系，证实外加剂 对水泥粒子的分散性存在两种力的作用:静电排斥力作用和立体排斥力作用。
聚羧酸系减水剂粒子表面静电排斥形成的零电位比萘系等其它种类的减水剂 小，但对水泥却具有更大分散力，随着聚羧酸系粒子静电排斥力的增加，高 分子吸附保护层立体排斥力 (熵效果)的作用，对水泥的分散力更加优越。图 1-3 为聚羧酸系高效减水剂形成的两个带吸附保护层的水泥粒子， 接近时产生 立体排斥力的概念示意图。静电排斥力的影响起因于聚羧系减水剂高分子的 化学结构，其侧链带有长聚醚链的接枝高分子，其静电排斥力还要受立体排 斥力的支配。聚羧酸系高效减水剂吸附水泥粒子的形态如图 1-4 所示。聚羧 酸中的羧酸离子对水泥粒子产生梳状吸附。另外在聚羧酸高分子中含有多个 醚键(―C―O－C－)侧链，在水溶液中醚键的氧与水分子反应形成强力的氢 键，形成亲水性立体保护膜，该保护膜既有分散性，又有分散稳定性。而且 其侧链长度越长分散性就越高，形成的立体保护膜的厚度也就越厚。但是在 一般混凝土配合比的条件 图 1.3 带高分子吸附保护层粒子的立体排斥概念图 图 1.4 高分子链的不同吸附形态 下，长侧链键聚合物并未显示出减水性增大的效果。相反在水胶比极小的超 14 高强混凝土配合比中，只要调整聚合物主链和接枝侧链长度的聚合物结构平 衡， 可显著提高减水率。
聚羧酸系高效减水剂能够保持塌落度其机理就在于:(1) 在分散分子的一个分子架构内，具有内在分散力和保持性能； （ 2）在分散成 分内带有混合保持坍落度的成分。其中第(2)项，在混凝土中，可以利用碱的 加水分解作用， 逐渐使分散成分发生变化而形成反应性高分子和交联聚合物， 也就是在混合搅拌后，能产生一种具有能使流动度后续增长性质的成分，而 这种成分即是一种有用的保持成分。高效减水剂加入水泥浆体系后会被水泥 颗粒吸附，而使水泥颗粒表面带有相同电荷，根据同性电荷相斥原理，这使 水泥颗粒相互分散而不凝聚，但随着水泥颗粒接触水的时间延续，会产生一 定量水化产物，对水泥颗粒表面减水剂分子吸附层产生了一定的覆盖，尽管 水化产物也会从液相中吸附一定量减水剂分子，但随着液相中减水剂分子的 减少，所供吸附的减水剂分子的量逐渐减少，所以 Zeta 电位明显降低，颗粒 间排斥作用减弱，平衡状态被打破。水泥凝胶体系呈凝聚趋势，宏观表现为 混凝土的坍落度减小。但是与萘系和三聚氰胺系高效减水剂不同，掺加聚羧 酸系高效减水剂的水泥浆体系中，水泥胶粒表面的 Zeta 电位的增长没有前两 者大，但能在 90min 内基本保持不变，这将使得水泥颗粒持续保持良好的分 散状态，因而混凝土的坍落度能在较长时间具有较好的保持性。分析其原因 是由于羧酸根离子会与浆体体系中溶出的 Ca2+结合， 使水泥浆体初始水化速 度减慢，因而水化产物减少，另外一个原因正如前面所述，水泥颗粒对聚羧 酸系高性能减水剂分子的吸附呈齿型结构，具有更显著的立体分散作用，能 使水泥粒子在较长的时间内保持分散性。
2.6 聚羧酸系超塑化剂结构与性能之间的关系 反应性聚合物分散剂控制混凝土坍落度损失，其分散作用机理是非水溶性的 15 聚丙烯酸盐、氨或酯等，在水泥浆体的碱性环境中缓慢溶解，聚合物分子因 分解而转变成带羧基、酸氨基、氰基等活性官能团的分散剂，从而继续保持 混凝土的高流动状态。Ohta、Yamada 等学者对聚羧酸系减水剂主链、侧链 的长度等高分子的结构与混凝土的分散性、分散性保持、凝结的关系进行了 研究，其结果见表 1.1。可见，聚合物所带官能团如羧基、磺酸基和聚氧乙烯 基的数量以及侧链的链长、主链聚合度等影响聚羧酸系减水剂对水泥粒子的 分散性，要获得较好的分散性，则需要聚合种类多、侧链长、主链聚合度短 并且要含有较多的磺酸基。
T.Nawa 用 6 种带不同 EO 链长的马来酸酐或甲基丙烯酸的接枝共聚物进行流 动性实验时，发现 EO 链长对流动性的影响依赖于主链，在马来酸酐基共聚 物中，EO 链越短，流动性越好，然而对于甲基丙烯酸基接枝共聚物来说， EO 链越长，流动性越好，随着 EO 链长的增加，延迟水化的程度降低，而且 延迟程度依赖于主链聚合物的类型。对于马来酸酐类共聚物，EO 链越短，水 化延迟程度急剧增加，相反对于甲基丙烯酸基共聚物，水泥粒子的水化基本 上不受 EO 链长的影响。
表 1.1 减水剂的分子结构与性能关系 结构因素 主链长度 接枝链长度 接枝数量 低分散性、短分散保持性长，短，多 高分散性：短，长，多 高分散保持性：更短，长，多 16 总之，聚羧酸系高分子主要是利用了负离子基团的电斥力和侧链的立体效应 两个功能，因此只要调整好聚合物主链上各官能团的相对比例、聚合物主链 和接枝侧链长度以及接枝数量的多少，使其达到结构平衡，就可显著提高减 水率和流动性的保持。
2.7 聚羧酸超塑化剂的应用 （1）在高强、超高强混凝中的应用 高性能减水剂可使混凝土的水灰比下降到 0.25 以下，而水泥用量可保持 500kg/m3，同时它的坍落度可保持 200mm 以上，完全能满足泵送的需要， 从而可以配制出高强、超高强混凝土。这类混凝土的应用情况反映了整个国 家的高性能减水剂的技术水平。北美、欧洲的一些国家和日本等应用超高强 高性能混凝土相对较多[14]，如美国的芝加哥、西雅图、纽约；加拿大的多伦 多等均有多栋超高强高性能混凝土建筑；日本不仅应用超高强高性能混凝土 建造高层住宅，而且用其制造预应力混凝土桥梁、预应力混凝土桩、析架、 管、 电杆等。
目前， 应用超高强高性能混凝土最好的国家是挪威， 其已有 C105 级超高强混凝土结构设计规范，此为目前世界上强度等级第二高的混凝土结 构设计规范(德国现行的混凝土结构设计已达 CI10 级)。挪威已在建造北海油 田的钻井平台中使用超高强高性能混凝土，并将超高强高性能混凝土广泛用 于道路工程，明显提高了混凝土路面的耐磨性，适应了挪威严寒地区汽车带 钉轮胎对路面的强磨蚀作用。近 10 年来，中国在混凝土技术方面取得了明显 的进步。在普遍应用 C30、C40 等级的基础上，C50、C60 高性能混凝土的工 程应用范围不断扩大， C80 混凝土已在预应力管桩构件中使用， 也有少量 C80 高强泵送混凝土在工程中应用。
（2）提高混凝土的耐久性 17 一般说来，抗渗性好的混凝土，其密实性高，耐久性也好，掺用减水剂可以 减少混凝土的用水量，从而提高混凝土的密实性，有利于耐久性的提高；引 气剂则可以改变混凝土内部的孔隙结构，能使用混凝土的抗渗性能及抗冻性 能有很大改善。在保持水灰比及流动性不变的情况下，使用高性能减水剂降 低混凝土中的水的用量，同时引人一定的微小气孔，其用意在于提高混凝土 的耐久性。
（3）流态混凝土中的应用 高性能减水剂和矿物超细粉是高性能混凝土的两个关键组分，减水剂使混凝 土中的水泥用量减少，超细粉用量增大，在施工过程中混凝土不会离析，它 的坍落度保持在 200mm 以上， 稍加振捣或免振捣就能使混凝士在钢筋密集部 位得到很好的填充。
2，萘系(NSF ）高效减水剂 1，萘系外加剂由于适应性好，经济性好，使用技术比较成熟，目前占市场外 加剂用量的 80%左右。
2，萘系(NSF ）高效减水剂使用工业萘、硫酸、甲醛和液碱等原材料生产萘 系高效减水剂，主要分为融萘、磺化、水解、缩合和中和五个工艺环节。
3，由工业萘、浓硫酸、甲醛、液碱、氢氧化钙等为原料合成萘系(NSF ）型 高效减水剂。
3.原料的物理化学性质 萘 密度 1.162，熔点 80.2℃，沸点 217.9℃，闪点 78.89℃。光亮的片状晶体，具 有特殊气味，易挥发，易升华，能防蛀，不溶于水，溶于乙醇和乙醚等。
本生产工艺使用工业萘，含量为 95%以上，由于含杂质不同，其颜色和状态 18 也会不同。
浓硫酸 密度 1.834（98%），熔点 10.49℃，沸点 338℃， 纯品是无色油状液体。工 业品如含有杂质，则呈黄、棕等色。溶于水。用水稀释时，应将浓硫酸慢慢 注入水中，并随时搅和。切勿将水注入硫酸，以防浓硫酸猛烈地飞溅，引起 事故。有很强的的吸水能力。使棉麻织物、木材、纸张等碳水化合物激烈脱 水而炭化。为无机强酸，腐蚀性很强，化学性很活泼。几乎能与所有金属及 其氧化物、氢氧化物反应生成硫酸盐，还能和其它无机酸的盐类作用。
甲醛 在常温下为无色气体，熔点-92℃，沸点-21℃，相对密度 0.815（20/4℃） 。有 强刺激性气味，在水中的溶解性很大。稀甲醛水溶液中的甲醛几乎转化成其 水合物甲二醇。较浓的甲醛水溶液经长时间的放臵或使之慢慢蒸发，则聚合 成多聚甲醛。甲醛有毒，吸入甲醛蒸汽引起恶心、鼻炎、支气管炎和结膜炎 等。甲醛直接与皮肤接触，会引起灼伤。在空气中的爆炸极限为 3.97-57%。
卫生允许浓度 0.005mg/L。
液碱 纯品为无色透明液体，相对密度 2.13，熔点 318.4℃，沸点 1390℃，工业品固 碱为白色不透明固体，纯液体烧碱为无色透明液体。氢氧化钠腐蚀性极强， 对皮肤、纤维、玻璃、陶瓷等有腐蚀作用。
4.合成反应方程式 ①磺化： 19 ②水解： ③缩合： 20 ④中和： 5. 脂肪族(AK)高效减水剂 5.1，脂肪族(AK)高效减水剂，具有不析晶，强度上得快，和易性好等优点深 受技术人员的喜爱。
5.2，脂肪族(AK)高效减水剂使用无水亚硫酸钠、丙硐、甲醛等原材料生产脂 肪族高效减水剂，产品经高分子磺化合成的羰基焦醛外加剂，由无水亚硫酸 钠，丙酮，甲醛，在弱碱性下与甲醛反应而成的棕红色液体减水剂。
5.3.原料的物理化学性质 无水亚硫酸钠 性状：本品为白色结晶或粉末；无臭。
本品在水中易溶，在乙醇中极微 溶解，在乙醚中几乎不溶。
白色六方棱柱形晶体，溶于水（0℃时，12.54g/100ml 水；80℃时 283g/100ml 21 水） ，在 33.4℃时溶解度最高约为 28%，水溶液呈碱性，PH 值约为 9~9.5。
微溶于醇，不溶于液氯、氨。在空气中易被氧化成硫酸钠，遇高温则分解成 硫化钠。为强化还原剂，与二氧化硫作用生成亚硫酸氢钠，与强酸反应生成 相应盐。
丙硐 丙酮在常温压下为具有特殊芳香气味的易挥发性无色透明液体。易燃烧，其 蒸气空气能形成爆炸性混合物，遇明火或高热易引起燃烧。化学性质较活泼。
其液体比水轻。能与水、酒精、乙醚、氯仿、乙炔、油类及碳氢化合物相互 溶解，能溶解油脂和橡胶。丙酮蒸气有麻醉效应。 甲醛 在常温下为无色气体，熔点-92℃，沸点-21℃，相对密度 0.815（20/4℃） 。有 强刺激性气味，在水中的溶解性很大。稀甲醛水溶液中的甲醛几乎转化成其 水合物甲二醇。较浓的甲醛水溶液经长时间的放臵或使之慢慢蒸发，则聚合 成多聚甲醛。甲醛有毒，吸入甲醛蒸汽引起恶心、鼻炎、支气管炎和结膜炎 等。甲醛直接与皮肤接触，会引起灼伤。在空气中的爆炸极限为 3.97-57%。
卫生允许浓度 0.005mg/L。
（4）外加剂技术的标准化 为保证工程质量，合理使用减水剂，使混凝土配合比设计规范化，进一步提 高混凝土的耐久性，必须进行高性能减水剂应用技术的标准化研究。在我国， 外加剂行业很早制订了一些技术规范和标准，如 GB8076-89 “混凝土外加剂” 等，但现在的减水剂尚没有规定用于高流动性混凝土的减水率大于 30%的高 性能减水剂的评价方法。在日本，能适合 JISA5308 标准的高性能减水剂是极 22 为有效的外加剂。为制造单位用水量更少且施工性能更好的混凝土，混凝土 外加剂协会委托日本建筑学会、土木学会编制使用高性能 AE 减水剂的混凝 土施工指南、质量基准及规范，日本建筑学会已于 1992 年 6 月公布了有关标 准;1993 年 8 月通产省工业技术院成立委员会调查及制订 JISA6204(混凝土化 学外加剂)工业标准，1995 年新的 JISA6204 完成。由此，高性能 AE 减水剂 的规格、基准、设计强度及使用范围都有明确的标准。最近，有人提出将其 JIS 标准与 ISO 标准整体一致化，使外加剂规格满足国际化要求。 三、市场分析 3.1 我国建筑业的快速发展 在人类发展的历史过程中，20 世纪是最活跃的时期，人类 80%的科学技术成 就是在这 100 年内完成的，生产力也长足增长。上世纪后 50 年中国经济的快 速增长。特别是 1978 年改革开放以来，从 80 年代初开始水泥产量已连续 22 年居世界首位，2006 年中国水泥占世界产量的 47%。水泥产量之巨也是出人 意料的，2006 年山东省为 1.66 亿吨（占全球首位） ，江苏省 1.09 亿吨（超过 美国） ，广东省 8851 万吨，河南省 7404 万吨。同时 2006 年我国钢产量 4.2 亿吨，占全球（12 亿吨）的 35%。水泥和钢材主要用于建筑业，由此可见我 国基建工程的规模有可能为世界的 30～40%。据称我国大坝和桥梁的建设达 世界的 50%以上，但我国 GDP 为 2.51 万亿美元，占世界（46.7 万亿美元） 5%，人口也仅为世界的 1/5。这些对比数据充分说明我国的基建工程规模在 整个国民经济中占有极大比例，仅建筑工人就达 4000 万之多。另据报道，美 国的全部财富有 70%是基建工程， 世界的建筑业用去全球 40%的资源和能源。
3.2 我国商品混凝土的快速发展 3.2.1 产业政策推动行业发展 23 预拌商品混凝土发展初期缺乏规模效益，价格高于现场搅拌混凝土，如没 有限制或禁止现场搅拌的政策法规出台， 预拌商品混凝上市场开拓十分艰难。
建国初期，我国在一些大型水利工程中采用了预拌混凝土，但是由于种种原 因，我国预拌混凝土的生产发展比较迟缓，与发达国家相比，形成了很大的 差距。
近几年来，国家对发展预拌混凝土高度重视，出台了一系列强有力的政策 法规，为预拌混凝土的快速健康发展提供了保障。
2003 年，国家商务部、公安部、建设部、交通部发布了《关于限期禁止在 城市城区现场搅拌混凝土的通知》 ，确定了 124 个禁止现场搅拌的城市，并且 明确规定了城区禁止现场搅拌的时间表。各地政府根据国家政策法规及本地 实际情况，也纷纷出台了相关文件，大力鼓励和支持预拌混凝土，大大促进 了建设单位和施工单位使用预拌混凝土。
3.2.2 行业发展的拉动因素 据权威部门的预测，未来 10 年甚至更长一段时间内，中国建材工业发展速 度将高于国民经济发展速度 3-4 个百分点，到 2010 年，建材工业产值预计达 到 1 万多亿元，成为国民经济的重要增长点。
随着国家房地产业的蓬勃发展，中国预拌混凝土的产量逐年提高。国家的 重点工程项目也是拉动预拌混凝土产量的一个重要原因。“西部大开发”、“振 兴东北老工业基地 ”、 “中部崛起 ”等战略实施拉动了地方经济增长和基础建 设。北京奥运场馆、上海世博、高速铁路、南水北调、长江三峡、黄河小浪 底枢纽等国家大型基础项目的相继开工，也为近几年混凝土行业的发展提供 了良好机遇。
我国混凝土发展至今取得了很大的进步，但是预拌混凝土占混凝土总量的 24 比例还是较低，与世界各国相比，存在着差距。我国目前预拌混凝土所占比 例只有 20%，随着国家对环境和能源的关注，我国预拌混凝土占混凝土总量 的比例将有显著的提高， 2010 年预计将达到 40%， 实际产量将增长一倍以上。
2000～2005 年复合增长率为 38.38%，预计 2006～2008 年复合增长率为 19.28%，8 年复合增长率为 28.48%。未来几年混凝土行业仍将处于高速增长 期。
3.2.3 行业整体发展形势 在中国混凝土网对 2005 年全国商品混凝土产量的调查中发现，华东、华北 及华南地区占据了中国区 83%的混凝上量，尤为华东区特别突出，江苏、上 海及浙江预拌混凝土的急速发展成为其他省市关注的焦点。
2003 年，整个混凝土企业呈现“井喷”的势头，企业数量从 2000 年的 726 家迅速增长至 1359 家，增长率从 2000 年的 6.3%到 2001 年的 12.28%。而到 2003 年则成为增长的拐点，企业增长进入较为平稳的阶段。
近年来增速降缓主要由以下两方面因素决定：一是宏观调控加强，预期固 定资产投资增速下降；二是设备保有量、成新度大幅提高，搅拌站基数不断 增大。
2005 年，混凝土行业集中度整体不高，商品混凝土前十强企业的总产量也 仅占行业总产量的 11%。目前整个行业存在着企业数量多、规模较小、企业 层次较低等情况。
行业处于买方市场， 企业通过恶性竞争来求得发展， 处在“诸 侯混战”的时候。行业也没有形成统一的联盟，在买方面前没有话语权，企业 在面对恶意拖欠等等行业潜规则时显得力不从心。
预拌混凝土企业在我国发展极不平衡，地区差异较大。在北京、上海、广 州、大连、厦门等大城市，预拌混凝上使用量较大。尤其是江苏省，2005 年 25 发展极为迅速，新建混凝土生产企业 30 多家，新增生产能力 1000 多立方米， 产量也从 2004 年第二位一举反超上海。这些发展较好的省市已经接近或达到 发达国家的水平。但在西部地区，有的省份还没有一家预拌混凝土搅拌站。
有的省市即使有预拌混凝土搅拌站，由于种种原因，也未充分发挥作用。
目前水泥企业集团没有大规模进入混凝土行业，虽然令人困惑，但从另一 方面也说明时机尚不成熟。
2005 年，混凝土搅拌运输车销售量为 6000～7000 辆，预计 2006 年需求量 不超过 7000 辆，近几年国内市场需求基本趋于平衡。若二级市场能够顺利开 展的话，将有可能增加 1000-2000 辆。
2006 年，预计强制式混凝土搅拌机的总需求量约为 1500 台，比 2005 年增 长 15%-20%；搅拌站的需求约为 1300-1500 台，尽管今年第一季度搅拌站的 市场需求增长很快， 但全年需求并不会有很大的突破； 泵车需求为 1000～1500 台，拖泵为 2000-2500 台。
3.2.4 行业发展面临的问题 我国的预拌混凝土搅拌站始建于 20 世纪 70 年代后期，在上海、常州等地。
随后，由于建设的需要和政府的支持，城市预拌混凝土发展较快，每年以约 15%的幅度递增。但在西部地区，预拌混凝土的发展还有待时日。综观整个 行业，还是面临如下问题：
(1)部分地方行业政策执行力度不够，严重阻碍商品混凝土的发展。
(2)行业整合时机未成熟，行业集中度低，缺少龙头企业。
(3)各地诸侯混战，产品价格逐渐降低，行业利润向亏损的边缘迈进。
(4)建筑行业带资的潜规则造成应收账款增加。
(5)小企业产品品质和数量难以保证。 26 (6)ERP 软件及 GPS 系统开始逐渐被企业接受，而且发展良好，但有待进 一步提高(发达地区普及率已超过 50%)。
(7)企业管理粗放，缺乏专业管理和技术人才。
(8)区域发展极不平衡(沿海发达地区已逐渐成熟，中部地区迅猛发展，西部 欠发达地区刚刚开始)。
(9)发达地区进入诸侯割据时期，价格竞争激烈，缺少行业龙头与采购方进 行价格谈判，维护行业合理利润。
(10)尽管企业普遍反映应收账款高涨和利润低下， 但是混凝土企业倒闭的消 息却鲜有耳闻，说明行业内多数企业仍有合理利润。据测算，在上海混凝土 价格最低的时候，好的混凝土企业仍然有 20%的毛利。
3.3 我国减水剂的快速发展 近年来由于我国建筑业发展较快，国家又加大西北地区的投资，改善人民生 活水平，成为城市建设的基本外加剂产品，具有极其广阔的发展前景。
1、 国内原材料主要供应厂家有：
科来恩公司 韩国乐天公司 韩国 LG 日本青木 上海台界 浙江黄马 辽宁科隆 上海金山石化 上海天助 27 北京燕山石化 石嘴山西泰煤化 英力特化工 四、产品研发过程 1，聚羧酸高效减水剂 2000.3－2001.12：在国内较早地进行了聚羧酸系减水剂的相关资料的收集 和准备。
2002.3－2003.10:与北京大学化工学院吴绍组教授在国内随先进行了聚羧 酸系减水剂的探索和合成，并对合成的工艺条件进行了初步的优化。
2003.10-2004.3: 由于在大单体基础合成上存在较多的问题，故将课题分解 成了造纸分散剂和混凝土减水剂两个方向，以王教授为主的中国矿业大学 继续进行混凝土新型减水剂的研究。
2004.2-2005.1:中国矿业大学王栋民教授课题组对 PC 减水剂进行了系统的 考察及研究,做了大量的前期准备工作，制备了各种类型的大单体。
2005.1-2006.1:在实验室进行了 500 多组实验,对影响 PC 性能的因数进行了 完整而又系统的研究. 2006.1-2006.5:在某公司进行中试实验,经调试合成了数种性能优良的 PC 减 水剂. 2006.5-2006.9:在某些工程中进行了局部使用,经工程反馈,性能完全可以达 到国内外其他 PC 减水剂的性能要求. 2006.9-2007.10: 进行了 CUMTB 系列聚羧酸盐减水剂的推广和工程应用， 经工程检验，此类减水剂已达到国内领先水平。同时，实验室继续进行相 关的研究和探索，制备高保坍、低收缩和高早期强度的新型聚羧酸盐减水 28 剂。
2，萘系高效外加剂 70 年代日本花王公司进行研发，生产。
80 年代中国大连第二化工有机厂，江都外加剂厂，湛江外加剂厂开始 引进和生产。
3，脂肪族高效减水剂 90 年代中国广东柯杰公司由柯科杰教授研究并生产。 五、减水剂投资效益及风险分析论证报告 5.1 高 效 减 水 剂 的 性 能 及 应 用 （ 聚羧酸高效减水剂） 高 效 减 水 剂 主 要 是 利 用 了 负 离 子 基 因 的 电 斥 力和侧脸的立体效应两个功能，由一种或几种低极性聚烯烃链或强 极性的聚醚链共聚合而成， （萘系高效减水剂则由萘磺酸甲醛聚合物 聚合而成， ） （ 脂肪族高效减水剂则是高分子羰基焦醛聚合成高效减水剂） 。
在保证混凝土强度满足设计要求且工作性能不变的情况下，可节约 水 泥 用 量 20%~30% ， 使 混 凝 土 的 水 灰 比 下 降 到 0.25 以 下 ， 而 节 约 水 泥 用 量 80-100kg/m3 ， 同 时 它 的 塌 落 度 可 保 持 在 20 0 ㎜ 以 上 ， 完 全能满足泵送的需要。从而可配制出高强、超高强混凝土。这类混 凝土的应用情况反映了整个国家的高性能减水剂的技术水平。在北 美、欧洲的一些国家和日本等应用高强、超高强性能混凝土建造高 层 住 宅 ，用 其 制 造 预 应 力 混 凝 土 桥 梁 、预 应 力 混 凝 土 柱 、桥 架 、管 、 电杆等。挪威已在建造北海油田的钻井平台中使用超高强、高性能 混凝土，并将此混凝土广泛用于道路工程，明显提高了路面的耐久 性、耐磨性。近十年来，中国在混凝土技术方面取得了明显进步。 29 在 普 遍 应 用 C30 、 C40 等 级 的 基 础 上 ， C50 、 C60 高 性 能 混 凝 土 的 工 程 应 用 范 围 不 断 扩 大 。
C80 混 凝 土 已 在 预 应 力 管 桩 构 件 中 使 用 。
也 有 C80 高 强 泵 送 混 凝 土 在 工 程 中 应 用 。
目 前 ， 国 外 发 达 国 家 已 把 减 水剂应用推向新的阶梯。
挪 威 已 有 C105 级 超 高 强 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 。
法 国 现 行 的 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 已 达 C110 级 ， 日 本 也 有 C100 级的设计规范。而达到这些要求的减水剂在其中起着关键作用。 5.2 市 场 前 景 分 析 近年来我国建筑量的发展速度迅速， 其下游产品也跟着用量加 大。
混 凝 土 外 加 剂 也 正 在 朝 高 性 能 、多 功 能 化 、绿 色 化 与 国 际 标 准 化的方向发展。研究开发、推广使用减水剂已成为我国混凝土行业 的一个热点。特别是近年来国家硬性规定城市建筑必需使用商品混 凝 土 政 策 的 出 台 ， 减 水 剂 在 我 国 的 应 用 。
从 2005 年 到 2010 年 ， 我 国 减 水 剂 的 年 需 求 量 在 300 万 吨 ~500 万 吨 。综 上 所 述 ，减 水 剂 产 品 在我国具有强大的应用市场和极其广阔的发展前景。
5.3 项 目 实 施 目 的 及 效 益 分 析 ① 项 目 计 划 总 投 资 1000 万 元 人 民 币 ， 可 实 现 年 产 15000 吨 ~ 20000 吨 的 能 力 。
年 产 值 5000 万 元 ~ 8000 万 元 的 能 力 。
②产品质量可达到国际领先水平。
生产成本与国内同类产品相 近或略低于同类同类产品。
③产品具有稳定的质量、良好的适应性。
④产品生产完全符合国家规定的环境保护标准。
⑤努力是产品占据大西北及周边部分省份的聚羧酸系，萘系， 30 脂肪族高效减水剂的市场。开拓产品应用范围，实现产品在 C30 ~ C100 不 同 强 度 等 级 泵 送 混 凝 土 中 的 应 用 。
加 大 产 品 在 高 速 铁 路、高速公路建设中的良好使用效果。使产品继续增大在商混站中 的使用比例。
5.4 厂 址 的 选 择 ①厂址选择原则：
在 永 宁 县 望 远 镇 工 业 园 区 购 买 土 地 50 亩 建 设 该项目。要确保水、电源充足。
②选址依据：
《中华人民共和国化工生产细则》 。
5.5 项 目 实 施 方 案 单项工程名称：宁夏锦程鸿达贸易发展有限公司 序号 1 2 3 4 5 6 名称 合成车间 化验（试验）室 锅炉房 变电房 仓储 办公楼，生活区 建筑面积（平方米） 1000 200 200 50 1000 800 （注：车间主体结构可采用钢结构或砖结构，办公生活和实验室可规划为二 层或三层结构） 厂 房 建 设 — — 工 艺 流 程 图 — — 工 艺 技 术 配 方 — — 投 资 估 算 <属 项 目 绝密级暂不报告>
5.6 产 品 工 程 应 用 情 况 31 1、 宁 夏 各 市 商 品 混 凝 土 有 限 公 司 2、 中 铁 五 局 渭 河 大 桥 工 程 3 、 中 铁 一 局 051 基 地 工 程 4、 中 水 十 五 局 四 川 亭 子 口 嘉 陵 江 大 桥 工 程 5、 中 铁 二 十 局 内 蒙 包 头 至 呼 和 浩 特 市 车 站 及 沿 线 改 造 工 程 6、 中 铁 十 二 局 兰 青 二 线 虎 头 崖 隧 道 工 程 7 、 省 四 建 中 铁 二 十 局 11# 商 住 楼 8、 中 国 十 治 十 兴 环 保 工 程 9、 宝 鸡 至 汉 中 高 速 公 路 六、聚羧酸高效减水剂生产工艺及流程图 工艺操作：
1， 2， 3， 4， 5， 加水入反应釜。
加水后再加入甲基稀基聚氧乙烯醚，启动搅拌加入。
搅拌 60 分后加入甲基丙稀酸，过硫酸铵，巯基丙酸。
关闭所有阀门后缓慢升温。
当釜内温度上升过快或出现大量回流时，开启冷却水降温，当回流停 止或温度略有下降时，停止降温。
6， 7， 温度保持在 60 至 65℃，时间为 180 分钟。
保温结束后，开启冷却水降温，当温度降至 50 至 60℃后，开始放料。 注意事项：
1，反应釜在生产前期进行打压测试，测试压力为 0.5 公斤。
2，在缩合过程中，如出现大量回流可降温冷却。
3，如在生产过程中出现控制不住温度，可打开釜底阀，进行转料，以免出 32 序号 1 流 领 程 料 使 用 原 料 甲基稀基聚氧乙烯醚， 甲基丙稀酸， 过 硫酸铵，巯基丙酸，碱 2 投 料， 聚 合 甲基稀基聚氧乙烯醚， 甲基丙稀酸， 过 硫酸铵，巯基丙酸 3 4 中 和 缩 合 后 半 成 品 ＋ 碱 检 测 合 格 后 为 水 剂 产 品 中控检测（中和后产品） 产品生产示意图 领料 → 投料 → 缩合 → 中控检测 → 产品 → 留样 脂肪族高效减水剂生产工艺及流程图 33 工艺操作：
8， 9， 加水入反应釜。
加水后再加入无水亚硫酸钠，启动搅拌加入。 10， 搅拌 60 分后加入丙硐。
11， 搅拌 120 分后加入甲醛。
12， 关闭所有阀门后缓慢加甲醛，自行缓慢升温。
13， 当釜内温度上升过快或出现大量回流时，开启冷却水降温，当回流停 止或温度略有下降时，停止降温。
14， 加完甲醛后温度保持在 90 至 95℃，时间为 180 分钟。
15， 保温结束后，开启冷却水降温，当温度降至 50 至 60℃后，开始放料。 注意事项：
1，反应釜在生产前期进行打压测试，测试压力为 0.5 公斤。
2，在缩合过程中，如出现大量回流可降温冷却。
3，如在生产过程中出现控制不住温度，可打开釜底阀，进行转料，以免出现 生产事故。 生产中控流程图 序号 1 2 3 流 领 投 磺 程 料 料 化 使 用 原 料 无水亚硫酸钠，丙酮，甲醛 无水亚硫酸钠 无水亚硫酸钠＋丙酮 34 4 5 6 缩 中 合 和 磺 化 后 半 成 品 ＋ 甲 醛 缩 合 后 半 成 品 ＋ 硫酸 检 测 合 格 后 为 水 剂 产 品 中控检测（中和后产品） 产品生产示意图 领料 → 投料 → 磺化 → 缩合 → 中控检测 → 产品 → 留样 萘系高效减水剂生产工艺及流程图 生产工艺 1、融萘，将称量好的工业萘投入磺化釜，开始加热，升温。
2、磺化，加入浓硫酸，均匀加 30~40 分钟，加完后温度升至 160℃，在 160～165℃的温度下保温磺化 3 小时。
3、水解，将温度降至工艺要求，取样测酸值，酸值合格后，加入计量好 的水解水，搅拌 30 分钟，取样测酸值。
4、缩合，加入甲醛，时间为 150 至 180 分钟。
5、缩合保温，保温时间 3 小时。此过程观察物料，过于粘稠时，向釜中 加入适量水以调节粘稠度。合成总共加水量不超过 1000kg。
6、中和，将缩合好的物料转入中和釜，加入液碱，调节 pH＝7～9。
控制指标 磺化酸值：26～30％ 水解酸值：22～25％ 35 中和 pH 值：7～9 工艺中的注意事项 在甲醛加完后的缩合保温过程中，物料的粘稠度和温度的正确控制是生产 安全和产品质量的重要因素。观察反应物的黏度，适时加入少量的水，为 防止出现喷料或压力突然升高现象，要缓慢加水，且最高温度不能超过 120℃。
安全注意事项 认真执行对腐蚀品的防范要求。
甲醛蒸汽对眼、鼻、喉、粘膜等有刺激作用。因此，在操作时应严加小心。
缩合反应严禁超温超压超电流，锅内压力不应超过 0.02Mpa，不得离岗。
认真执行对易爆品的防范要求。
生产结束后，注意要关好所有阀门。
严格执行交接班制度，必须做到口头交接，书面交接。
生产中控流程图 序号 1 2 3 4 5 6 流 领 熔 磺 程 料 萘 化 分 使 用 原 料 工业萘，硫酸，甲醛，液碱 工业萘 熔萘后半成品＋硫酸 析 班 执 行 中控检测（磺化后酸值） 水 解 磺 化 分 析 物 料 ＋ 水 班 执 行 中控检测（水解后酸值） 36 7 8 9 缩 中 合 和 磺 化 后 半 成 品 ＋ 甲 醛 缩 合 后 半 成 品 ＋ 液 碱 检 测 合 格 后 为 水 剂 产 品 中控检测（中和后产品） 产品生产示意图 领料 → 熔萘 → 磺化 → 中控检测 → 水解 → 中控检测 → 缩合 → 中控检测 → 产品 → 留样 37
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